JP4068503B2 - 集積回路用露光マスク及びその形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体集積回路（ＩＣ）の生産に用いられる位相シフトマスク及びその製造方法に関し、特に、フォトリソグラフィによるＩＣの生産（すなわち、光学的写真製造）における解像度と焦点深度の改良、及びイメージショートニングを低減できるマスク構造とその形成方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
今日、殆どの半導体集積回路は、光学的な写真製造技術を利用して形成されている。これには、通常、半導体ウェハ上に形成した感光性レジスト材料層に、マスク（すなわち、レチクル）を介して紫外線（ＵＶ）光を制御しながら投射することにより露光を行う。このマスクは、通常、レジストが塗布されたウェハに転写されるべき回路パターンを規定する遮光材料層が形成された光透過性基板で構成される。ネガレジストが用いられた場合は、マスクを通過した光によってレジスト層の露光された領域を重合及び架橋させ、分子量を増加させる。続く現像工程では、レジスト層の未露光部分が現像液で洗浄除去され、マスクパターンの反転、すなわちネガティブ画像を構成するレジスト材料のパターンを残存させる。一方、ポジレジストを用いた場合には、マスクを通過した光によってレジスト層の露光された部分が現像液に対して可溶性になるので、露光されたレジスト層部分は現像工程で洗い流され、マスクパターンに直接対応するレジスト材料のパターンのみが残存される。いずれの場合にも、残存されたレジストは半導体材料のパターンを画定するように作用し、このパターンは引き続く処理工程（例えば、エッチング工程や堆積工程）を受け、所望の半導体装置が形成される。
【０００３】
サブミクロン領域での回路パターンの形成においては、露光工程でマスクと同程度の分解能が得られることが要求される。レンズの大口径化やより短い波長の光（例えば、ＤＵＶ領域）を用いることによって、より高い解像性能が得られるが、焦点深度が犠牲になる。よって、投影パターンの焦点深度をできるだけ深くすることが重要である。通常、露光光は比較的厚いレジスト材料層を通過することが要求され、且つマスクパターンはレジスト材料の深さ方向に対しても正確に投影されることが重要である。これに加えて、焦点深度が深くなる（増加する）と、露光装置が最良の焦点位置から多少ずれていても（焦点ずれ状態）解像性能の低下を最小限にできる。なお、最も高精度な写真製造装置であっても、最良の焦点位置からサブミクロン単位のずれが生じないようにすることはできない。
【０００４】
ところで、最近、所定の焦点深度に対してレジスト解像性をかなり高くできる位相シフトマスク技術が開発されている。位相シフトマスク（ＰＳＭ）は、π（１８０°）だけ位相がシフトされた露光光の透過を許容する選択的に配置されたマスクパターン材料を使用する点において従来のリソグラフィー法によるマスクとは異なっている。このような技術は、１９８０年代の初頭に最初に提唱され、従来のリソグラフィー技術の限界を０．２５μｍ程度、そして恐らくそれ以下の回路パターンの製造も可能にするものとして期待されている。マスクパターンのエッジ部に対応する位置に生成された露光光の１８０°の位相差によって、エッジコントラストを大きく増強する干渉効果が生じ、より高い解像性能により深い焦点深度が得られる（不透明なマスクパターン材料、例えばクロムのみを使用する従来の２進強度マスクに比べて）。この技術は、従来のリソグラフィーステッパ光学系とレジスト技術を利用して実現することができるので都合がよい。
【０００５】
多数のＰＳＭ技術が開発されている。これらには、レベンソン型（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）、補助シフタ型（ｓｕｂｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）、リム型（ｒｉｍ）及びハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）位相シフト技術等が知られている。一般的には、Ｃ．Ｈａｒｐｅｒ氏等の文献、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，２ｄ ｅｄ．，１９９４，§１０．４，ｐｐ．１０．３３−１０．３９を参照されたい。これらの技術の中で、ハーフトーン型位相シフト技術は任意のマスクパターンに適用でき、最も用途が広いものである。ハーフトーン型ＰＳＭでは、１８０°の位相シフトを行う単一のわずかに透過性を持った（ハーフトーン）吸収体を従来の不透明なマスクパターン材料、例えばクロム層に置き換えて用いる。元来、ハーフトーン材料は、２つの層、すなわち透過率制御層と位相制御層とで形成されていたが、最近では光の透過率と位相シフト制御という二重の機能を実現するために開発された単一層材料を用いても同様な作用効果が実現されている。Ｉｔｏ氏等の文献、Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ−ｌａｙｅｒ Ｈａｌｆｔｏｎｅ Ｍａｓｋｓ，ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．２１９７，ｐ．９９，Ｊａｎｕａｒｙ １９９４において報告されているように、このような単一層の材料はＳｉＮｘからなり、その組成比は形成時の窒素ガスの流入量を変化させることにより制御される。
【０００６】
上記ハーフトーン型ＰＳＭは、高解像度の実際のデバイスパターンに適用するための最も有用な技術の１つであることがわかっているが（例えば、Ｋ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ氏等、Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｅｐ ＵＶ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｅｄ−Ｓｉｎｇｌｅ ｌａｙｅｒ Ｈａｌｆｔｏｎｅ ｒｅｔｉｃｌｅｓ ｔｏ ２５６ Ｍｂｉｔ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃｅｌｌ Ｐａｔｔｅｒｎｓ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ．６８２３−６８３０を参照されたい）、このハーフトーン型ＰＳＭは０．２５μｍにおける及びそれ以下のパターンサイズが、精度良く生成されるように、より高い解像性能を与えることが要求されている。更に、上記ハーフトーン型ＰＳＭはイメージショートニングの問題を解決してはいない。
【０００７】
上記イメージショートニングは、得られるパターン全体の解像性能が低下する現象である。例えば、ＤＲＡＭのパターンにおける電荷蓄積ノード、素子分離及び何種類かの深さのコンタクト孔を形成するために用いられる細長い孔状パターン等のある特定の形状の場合、わずかな焦点ずれはその下にあるウェハ上への孔パターンの実質的な短縮をもたらす。これは、特に焦点ずれが、例えば±１．０μｍの条件においては、像強度とコントラストが孔の端部に向かってかなり減少する傾向があることに起因して生じる。これは、従来のハーフトーン型ＰＳＭに対して、図１（ｂ）の像強度輪郭シミュレーションのプロットにより示される。
【０００８】
従って、全体の高い解像性能と深い焦点深度を与え、イメージショートニングを最小にする半導体装置の露光マスクの必要性が生じる。更に、このようなマスクを生成する効率的な製造方法も望まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、解像性能を向上でき且つ焦点深度を深くできる集積回路用露光マスクを提供することにある。
【００１０】
また、この発明の他の目的は、イメージショートニングを低減できる集積回路用露光マスクを提供することにある。
【００１１】
この発明の更に他の目的は、前記のようなマスク構造を生成する効率的な方法、特に従来の半導体製造技術を用いて実現できる集積回路用露光マスクの形成方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、この発明の第１の見地にしたがい、光透過性基板と、この光透過性基板上に形成され、感光性材料を露光するための回路パターンが形成されたマスク層とを具備した集積回路の露光マスクによって具体化される。上記マスク層は、半導体基体上に実際のマスク境界とは異なる見かけのマスク境界を生成するように、回路パターンのエッジに隣接して丸みのある表面形状を有する光透過面を有し、この光透過面を介して照射された露光光を回折させるように作用する。
【００１３】
上記構成によれば、丸みのある表面形状を有する光透過面が、回路パターンのコーナー部における光強度を増加させるので、イメージショートニングによるコーナー部の解像性能を改善し、且つ焦点深度を深くできる。
【００１４】
また、この発明の望ましい実施態様としては、次の（１）から（１２）があげられる。
【００１５】
（１）丸みのある表面形状を有する光透過面は、マスク層のエッジ部分上に存在する光透過性材料層により形成された全体として突状の表面である。
【００１６】
（２）光透過性材料層は、ＳｉＯ２ 層を含む。
【００１７】
（３）ＳｉＯ２ 層は、スピン−オン−グラス（ＳＯＧ）膜を含む。
【００１８】
（４）光透過性材料層の厚さは、マスク層の厚さの５０％を越えない。
【００１９】
（５）回路パターンは、細長い孔状パターンを含む。
【００２０】
（６）丸みのある表面形状は、マスク層のエッジの下に延在する光透過性基板の凹領域により形成された突状の表面である。
【００２１】
（７）凹領域の深さは、前記マスク層の厚さの３倍を越えない。
【００２２】
（８）回路パターンは、線状である。
【００２３】
（９）光透過性基板の凹領域は、エッチングされた領域である。
【００２４】
（１０）マスクはハーフトーン型位相シフトマスクであり、マスク層はハーフトーン材料を含む。
【００２５】
（１１）ハーフトーン材料は、Ｓｉ化合物、Ｃｒ化合物、Ａｌ化合物、Ｔｉ化合物、ＭｏＳｉ化合物、及びこれらの混合物の少なくともいずれか１つを含む。
【００２６】
（１２）マスク層は、不透明材料を含む。
【００２７】
更に他の見地においては、この発明は集積回路の露光マスクを形成する方法において具体化される。マスク層は、光透過性基板上に感光性材料を露光するための回路パターンを形成するように配置し、予備的なマスク構造を形成する。半導体基体上に実際のマスク境界とは異なる見かけ上のマスク境界を生成して照射された露光光を回折するために、上記回路パターンのエッジに隣接して光透過性材料からなる丸みのある表面形状を有する光透過面を形成する。
【００２８】
上記形成方法によれば、回路パターンのエッジに隣接して丸みのある表面形状を有する光透過面を形成するので、回路パターンのコーナー部における光強度を増加させ、イメージショートニングによるコーナー部の解像性能を改善し、且つ焦点深度を深くできる。この際、特殊な製造工程は不要であり、従来の半導体製造技術を用いて効率的に実現できる。
【００２９】
さらにまた、この発明の望ましい実施態様としては、次の（１）から（１０）があげられる。
【００３０】
（１）丸みのある光透過面を形成する工程は、予備的なマスク構造上に光透過性材料層を堆積形成し、マスク層のエッジ部分上に突状の光透過面を形成する工程を含む。
【００３１】
（２）光透過性材料層は、ＳｉＯ２ である。
【００３２】
（３）ＳｉＯ２ は、スピン−オン−グラス（ＳＯＧ）膜である。
【００３３】
（４）回路パターンは、細長い孔状パターンである。
【００３４】
（５）光透過性材料層の厚さは、前記マスク層の厚さの５０％を越えない。
【００３５】
（６）丸みのある光透過面を形成する工程は、光透過性基板をエッチングして、マスク層のエッジ部分の下に延在する突状の光透過面を含む凹領域を形成するものである。
【００３６】
（７）凹領域の深さは、前記マスク層の厚さの３倍を越えない。
【００３７】
（８）マスクはハーフトーン型位相シフトマスクであり、マスク層はハーフトーン材料を含む。
【００３８】
（９）ハーフトーン材料は、Ｓｉ化合物、Ｃｒ化合物、Ａｌ化合物、Ｔｉ化合物、ＭｏＳｉ化合物、及びこれらの混合物の少なくともいずれか１つを含む。
【００３９】
（１０）マスク層は、不透明材料を含む。
【００４０】
この発明の上述した目的及びその他の特徴及び利点は、添付図面と関連して記載された好ましい実施の形態の以下に示す詳細な説明から容易に明確にされ、十分に理解される。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４２】
図４は、細長い孔３からなるパターンを有するハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）位相シフトマスク（ＰＳＭ）１に対するこの発明の第１の主要な実施の形態の適用を示す図である。なお、この発明は、従来技術に示したように、単一層及び多層マスクの両者に同様に適用可能であることが理解される。上記マスク１は、例えば水晶からなる光透過性基板５で形成される。ハーフトーン型位相シフトマスク層７は、所望の回路パターンを形成しており、基板（マスク）１上に配置されている。
【００４３】
マスク層７は、光減衰及び位相シフト機能の両者を実現する材料、例えば従来技術で示したＩｔｏ氏等のＳｉＮｘの単一層が好ましい例として用いられている。一方、マスク層７は、周知のように、光減衰と位相シフトのための材料の個別の層からなる。マスク層７の光透過率は、公知の技術に従って特定のパターンに対して最適化される。
【００４４】
ハーフトーン型ＰＳＭにおける上記の構造は、この発明において変形される。この実施の形態においては、比較的高い光透過率を持った２つの領域９ａ，９ｂを細長い孔３の対向する端部に隣接してそれぞれ形成している。マスク層３の残りの（一次）領域は、その光透過率をｔ１ とすると、０＜ｔ１ ≦２０％であり、一方、補助的な二次領域９ａ，９ｂはｔ１ より高い光透過率ｔ２ （０＜ｔ２ ≦２０％）になっている。一例として更に詳しくは、光透過率ｔ１ は約４〜８％であり、ｔ２ は約６〜１０％である（２％の差）。所定のマスクパターンに対して、光透過率ｔ１ とｔ２ との間の最適な差は、光透過率の高い二次領域の最適な位置決めと、相対的な寸法規制として、露光のシミュレーションや実際の露光試験により経験的に決定できる。光透過率ｔ１ とｔ２ の差は１０％を越えず、また二次領域の全面積は一次領域の面積の１／３を越えないことが望ましい。二次領域の形状は変化しても良く、また長方形、正方形、楕円及び円形等の形状でも良い。
【００４５】
従来のハーフトーン型ＰＳＭにおける細長い孔状パターンに対して、図１（ａ）の従来技術の像強度のシミュレーションプロットに示したように、わずかな焦点ずれ条件、例えば±１．０μｍはかなりの量のイメージショートニング（すなわち、細長い孔状パターンの対向する端部における光像コントラストと強度の低下）を招く。本発明者は、この問題は、イメージショートニング（像コントラストの減少）が生じる領域に隣接して透過率を高めた領域を設けることにより排除またはかなり低減させることができることを見いだした。細長い孔状パターンの場合は、イメージショートニングは孔の対向する端部に生じる。図２（ａ）は、上記図４に示したマスクを用いた場合、同じ焦点ずれに対してイメージショートニングはほとんどまたは全く生じないことを示している。
【００４６】
従来のマスクに対するマスク形状の拡大代により、最良の焦点位置におけるイメージショートニングを低減することができる。このような補償はマスク偏りに対する焦点ずれ状態におけるイメージショートニングの問題は解決しないが、焦点ずれ条件におけるイメージショートニングを低減させることができる。この点で、この発明は従来のマスクに比べてリソグラフィ性能の全体を改善するものである。
【００４７】
上記のように、透過率を比較的高めた領域もまた、獲得できる全体の解像性能（ある露光許容度に対する焦点深度）を増加させるように作用する。これは、細長い孔状パターンに対して、従来のハーフトーン型ＰＳＭに対する（図１（ｂ）参照）露光量−焦点ずれのシミュレーション曲線（Ｅ−Ｄツリー）とマスク１に対するそれ（図２（ｂ）参照）との比較により示される。図１（ｂ）において、曲率の大きい曲線１１ａ，１１ｂは、細長い孔状パターン（異なる合焦／焦点ずれ条件における特定の臨界寸法（ＣＤ）基準、例えば０．２５μｍのデザインルールに対して２５ｎｍ）の長辺（長さ寸法）に沿い下方にあるレジスト材料を十分に露光するのに必要な露光量の対数を表す。Ｙ（焦点）軸上の点１２は最良の焦点位置を表す。同様に、曲率の小さい曲線１３ａ，１３ｂは、細長い孔状パターンの短辺（幅寸法）に沿う下方のレジスト材料を十分に露光するのに必要な露光量を表す。
【００４８】
曲率の小さい曲線１３ａ，１３ｂと曲率の大きい曲線１１ａ，１１ｂとで規定されたハッチング領域１５は、獲得できる全体の解像性能を表す。ｙ（焦点）軸に沿い測定されたハッチング領域１５の最大幅は最良の焦点１２からの許容可能なずれの範囲、すなわち焦点深度を表す。図２（ｂ）において、曲線１１ａ’，１１ｂ’は図１（ｂ）の曲線１１ａ，１１ｂよりはるかに小さな曲率を有し、実質的に広いハッチング領域１５をもたらすことがわかる。このようにして、この発明のマスク１に対する全解像性能及び焦点深度は、従来のハーフトーン型ＰＳＭに対するものよりかなり大きくなることがわかる。
【００４９】
図５は、線状パターン１９（ポジレジストの場合）を含むハーフトーン型ＰＳＭ１７に対する上記の原理の適用を説明する図である。図４の実施の形態と同様に、ハーフトーンマスク２１は光透過率ｔ１ の一次領域を有している。線状パターンの２つの端部に隣接して光透過率を高めた透過率ｔ２ の２つの二次領域２３ａ，２３ｂが設けられている。細長い孔状パターンの実施の形態（図４）に対する透過率ｔ１ とｔ２ の範囲、及びそれらの一次及び二次領域の相対的な大きさもまた、図５の線状パターンの実施の形態に対して適用可能である。この構成により、第１の実施の形態と同様に焦点深度を深くすると共にイメージショートニングを低減できる。
【００５０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、この発明による位相シフトマスクの製造工程について説明する。図６（ａ）はプロセスフローチャート、図６（ｂ）は１つの可能な例として図４に示した細長い孔状パターンを持つマスクの処理工程を示している。第１ステップ２５では、従来と同様にしてハーフトーンのマスク構造２７を形成する。この工程では、電子ビームまたはレーザパターニングを伴うコーティングなどの従来の技術を用い、基板５上に回路パターンに対応するハーフトーンマスク層７を形成する。
【００５１】
次に、レジスト材料を上記マスク構造２７上に塗布し、パターニングステップ２９（例えば、電子ビームまたはレーザビームによるパターニング）を施す。これによって、透過率を高くする二次領域に対応する領域のマスク上からレジストを除去する。このようにしてレジストパターン３１を形成する。
【００５２】
次に、ステップ３３で、弱い酸化処理を行い、二次領域３４ａ，３４ｂにおける露出されたハーフトーン材料を部分的に酸化する。ＳｉＮｘからなるハーフトーン材料を酸化することによってＳｉＯ２ が形成され、光透過率が高くなる。上記弱い酸化処理は、他のハーフトーン位相シフト材料、例えばＭｏＳｉＯｘＮｙ、ＣｒＯｘ、Ｃ、及びＣｒの光透過率、及び多層型ハーフトーン位相シフトマスク、例えばＣｒ／ＳｉＯ２ のハーフトーン層（例えば、Ｃｒ）の光透過率を高くするのにも有効である。上記酸化プロセスは、光透過率の所望の増加を実現するために注意深く制御されるべきである。酸化剤としては、使用されているレジスト材料及びハーフトーン材料の観点から選択されるべきである。酸化剤は、制御可能な割合でハーフトーン材料を酸化し、同時にレジスト層を損なわない必要がある。２つの一般に適切な酸化技術はＯ２ 灰化（プラズマ）と硫酸溶液を用いたものである。
【００５３】
最後に、ステップ３５で残存しているレジスト材料を除去し、図４に示したものに対応する完成されたマスク構造１が得られる。
【００５４】
この発明の第２の主要な実施の形態を２つの好適な変形例、すなわち細長い孔状パターンに対するものと線状パターンに対するものを用いて説明する。上記第１の主要な実施の形態に対して、第２の主要な実施の形態に係るマスク構造は、得られる全体の解像性能と焦点深度を増加させ、更にイメージショートニングを減少させるように作用する。更に、第２の主要な実施の形態では、露光されたパターンのコーナー形状を改善でき、且つハーフトーン型ＰＳＭと従来の不透明なマスク構造の両者に適用可能である。第２の主要な実施の形態の構造は単独で用いることも、第１の主要な実施の形態の構造と組み合わせて用いることもできる。
【００５５】
変形例の各々において、マスクの回路パターンのエッジに沿う丸められた表面形状は、像強度とコントラストを増加させるように、光をその正常な経路から回折させるために用いられる。これは、孔や線などの回路パターンのコーナー部において露光マスクに生じる丸みを補償するものである。ある程度の丸みは現在のマスク製造技術にとって不可避である。このような丸みは、イメージショートニングを悪化させることになり、リソグラフィー性能を劣化させる。
【００５６】
図７ないし図９はそれぞれ、回路パターンが細長い孔（ポジレジストの場合）３９を有する第１の変形例を示すものである。マスク４１は、例えば水晶のような光透過性基板４３とマスク材料がパターニングされた層４５とを有している。上記マスク層４５は、光を遮断する不透明材料、例えばクロムあるいはハーフトーン型位相シフト材料のいずれを用いてよい。もし、後者の場合は、この層４５としては、第１の主要な実施の形態のように、光減衰と位相シフトの二重の機能を実施する単一層、すなわちＳｉＮｘか、これらの機能をそれぞれ実現する２つの層のいずれかからなる。
【００５７】
図９に示したように、細長い孔３９はそのコーナー４７においてある程度の丸みを有する。この丸みは、コーナーの解像力（精細度）を低下させ、焦点ずれに対するイメージショートニングを起こそうとする（特に、パターンの長手方向で）。
【００５８】
この発明においては、光透過性材料からなる付加した層４８を、マスク層４５のエッジ上にほぼ丸い表面４６を生成するように、基板４３とマスク層４５上に堆積形成している。上記光透過性材料は、スピン−オン−グラス（ＳＯＧ）膜などのようなＳｉＯ２ コーティングが好ましい。より好ましくは、光透過性材料層４８の厚さは、一般にマスク層４５の厚さの５０％以上にすべきではない。このような層は、実際のマスク境界５１に対して外向きに移動される（通常は、約１００ｎｍ程度の距離δ）見かけのマスク境界５０を下にあるレジスト被覆ウェハ上に生成するように、この層を介して照射された露光光４９を回折させる効果を有する。これは、コーナーにおける光強度を増加させ、コーナーの精細度を改善する効果を有する。
【００５９】
図９に示したように、マスクにより投影される画像の大きさはマスクパターンの実際の大きさ（各々の辺に対して約１００ｎｍ）より大きい。よって、マスクパターンの大きさ及び倍率縮小の任意の量を決定するときは、これを考慮する必要がある。
【００６０】
図３（ａ）は、上記図７ないし図９のハーフトーン型ＰＳＭに対する像強度シミュレーションプロットを示す図である。最良の焦点条件に対して、従来のハーフトーン型ＰＳＭ（図１（ａ））及び図４のハーフトーン型ＰＳＭ（図２（ａ））に対して示したシミュレーション結果と比べて、コーナーの解像度（精細度）が大幅に改良される。焦点ずれ位置に対しては、図４の実施の形態と同等、すなわち従来のハーフトーン型ＰＳＭ（あるいは、従来のバイナリマスク）に対して大きく低減されたイメージショートニングが得られる。
【００６１】
図３（ｂ）は、上記図７ないし図９のハーフトーン型ＰＳＭに対するＥ−Ｄツリーのシミュレーション結果を示す図である。この図から明らかなように、図４の実施の形態と同様に、曲線１１ａ”，１１ｂ”は図１（ｂ）の曲線１１ａ，１１ｂよりはるかに小さな曲率となり、実質的に広いハッチング領域１５”（ｙ（焦点）軸に沿って測定した）となる。このように、この発明によるマスク４１に対する全体の解像性能及び焦点深度は従来のハーフトーン型ＰＳＭに対するものよりかなり大きくなることがわかる。
【００６２】
図１０ないし図１２はそれぞれ、回路パターンが線状パターン５２（ポジレジストの場合）を含む第２の主要な実施の形態の第２の変形例を示す図である。図７ないし図９に示した第１の変形例と同様に、マスク５３はマスク材料５７の層を用いてパターニングした光透過性基板５５を備えている。第１の変形例（図７ないし図９）に関して示したマスク材料の代替物（例えば、不透明材料を用いたハーフトーン型ＰＳＭ）も第２の変形例に適用される。
【００６３】
図１２に示したように、線状パターン５２はそのコーナー５９である程度の丸みを有する。第１変形例におけるように、このような丸みはコーナーの解像力を低下させ、特に焦点ずれ状態でイメージショートニングを起こし易い。
【００６４】
この第２変形例においては、マスク基板５５はマスク層５７のエッジの下にある丸みのある表面６２を与える凹領域６１を有する。この凹領域は、基板５５の上面を、マスク層５７の厚さの３倍（３ｘ）を越えない深さまでエッチングすることにより形成される。有効な丸み形状を生成するためには、等方性のエッチングプロセス（例えば、ウェットエッチングかケミカルドライエッチング（ＣＤＥ）のいずれか）を用いると良い。丸みのある表面６２は線状パターンのエッジに隣接する露光光６３を内側方向に回折させる効果がある。光６３は、実際のマスク境界６７に対して外方に移動される見かけのマスク境界６５を生成するようにマスク層５７によりブロックされる（または減衰及び位相シフトされる）。これは、次に、コーナーによる限定を改良し、線状パターンのコーナーにおける光強度と像コントラストを増加させる。更に、第１の変形例におけるように、全体の解像性能及び焦点深度の実質的な増加が得られる。
【００６５】
以上の説明では、この発明をその好ましい実施の形態を用いて説明した。この開示を再検討することによって、特許請求の範囲の各請求項に記載された意図及び技術的範囲内で他の実施の形態、変更例、変形例等が当業者にとって可能であろう。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、解像性能を向上でき且つ焦点深度を深くできる集積回路用露光マスクが得られる。
【００６７】
また、イメージショートニングを低減できる集積回路用露光マスクが得られる。
【００６８】
更に、前記のようなマスク構造を生成する効率的な方法、特に従来の半導体製造技術を用いて実行できる集積回路用露光マスクの形成方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）図は、ベスト焦点位置と焦点ずれ状態にある、従来のハーフトーン型ＰＳＭの細長い孔状パターンを介して照射された露光光に対する像強度のシミュレーションプロットを示す図、（ｂ）図は、（ａ）図の細長い孔状パターンのマスクに対する露光量−焦点ずれのシミュレーション曲線（Ｅ−Ｄツリー）をグラフとして示す図。
【図２】（ａ）図は、ベスト焦点位置と焦点ずれ状態にある、この発明の第１の主要な実施の形態に係る位相シフトマスクの細長い孔状パターンを介して照射された露光光に対する像強度のシミュレーションプロットを示す図、（ｂ）図は、（ａ）図の細長い孔のマスクパターンに対する露光量−焦点ずれのシミュレーション曲線（Ｅ−Ｄツリー）をグラフとして示す図。
【図３】（ａ）図は、ベスト焦点位置と焦点ずれ状態にある、この発明の第２の主要な実施の形態に係る位相シフトマスクの細長い孔状パターンを介して照射された露光光に対する像強度のシミュレーションプロットを示す図、（ｂ）図は、（ａ）図の細長い孔のマスクパターンに対する露光量−焦点ずれのシミュレーション曲線（Ｅ−Ｄツリー）をグラフとして示す図。
【図４】この発明の第１の主要な実施の形態に係るハーフトーン型ＰＳＭにおける孔状パターンのマスク構造（ポジレジストの場合）を示す概略的な上面図。
【図５】この発明の第１の主要な実施の形態に係るハーフトーン型ＰＳＭにおける線状パターンのマスク構造（ポジレジストの場合）を示す概略的な上面図。
【図６】（ａ）図は、第１の主要な実施の形態のマスク構造を形成する方法を示すプロセスフローチャート、（ｂ）図は、図４の孔状パターンマスク構造に対する、（ａ）図に示したプロセスステップの一部を示す上面図。
【図７】この発明の第２の主要な実施の形態に係る第１のマスク構造の部分断面図。
【図８】図７に示したマスク構造の概略的な部分拡大断面図であり、このマスクを介して照射される露光光について説明するための図。
【図９】図７に示したマスク構造の概略的な上面図であり、このマスクを介して照射される露光光について説明するための図。
【図１０】この発明の第２の主要な実施の形態に係る第２のマスク構造の部分断面図。
【図１１】図１０に示した第２のマスク構造の概略的な部分断面図であり、このマスクをを介して照射される露光光について説明するための図。
【図１２】図１１に示した第２のマスク構造の概略的な上面図であり、このマスクを介して照射される露光光について説明するための図。
【符号の説明】
１…ハーフトーン型位相シフトマスク、３…細長い孔、５…光透過性基板、７…マスク層、１９ａ，９ｂ…二次領域、１７…ハーフトーン型位相シフトマスク、１９…線状パターン、２１…ハーフトーンマスク、２３ａ，２３ｂ…二次領域、２７…ハーフトーンマスク構造、３１…レジストパターン、３４ａ，３４ｂ…二次領域、３９…細長い孔、４１…マスク、４３…光透過性基板、４５…マスク層、４６…丸い表面、４８…光透過性材料層、５１…マスク境界、５２…線状パターン、５３…マスク、５５…マスク基板、５７…マスク層、５９…コーナー、６２…丸み表面、６３…露光光、６５…見かけのマスク境界、６７…実際のマスク境界。

Claims (5)

1. 光透過性基板と、
   この光透過性基板上に形成され、感光性材料を露光するための、複数の線状パターンを含む回路パターンが形成された遮光マスク層とからなる集積回路用露光マスクにおいて、
   上記遮光マスク層が、半導体基体上に遮光領域を実際のマスク境界に対して外方に移動される見かけのマスク境界を生成するように、
   前記集積回路用露光マスクは、前記複数の線状パターンのエッジのそれぞれに隣接して丸みのある表面形状を有する光透過面を有し、
   上記丸みのある表面形状の領域は、上記遮光マスク層の線状パターンのエッジの下から外方領域に延在し、上記光透過性基板の凹領域により形成され該丸みのある表面形状を介して照射された露光光を実際のマスク境界に対して外方に折り曲げるようにしたことを特徴とする集積回路用露光マスク。
2. 前記凹領域の深さは、前記マスク層の厚さの３倍を越えないことを特徴とする請求項１に記載の集積回路用露光マスク。
3. 前記光透過性基板の凹領域は、エッチングされた領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の集積回路用露光マスク。
4. 光透過性基板上に、感光性材料を露光するための、複数の線状パターンを含む回路パターンを形成した遮光マスク層を形成する工程と、
   上記遮光マスク層が、半導体基体上に遮光領域を実際のマスク境界に対して外方に移動される見かけ上のマスク境界を生成するように、上記複数の線状パターンのエッジのそれぞれに隣接して光透過性材料からなる丸みのある表面形状の領域を有する光透過面を形成する工程とを具備し、
   上記丸みのある表面形状の領域を有する光透過面を形成する工程は、上記光透過性基板の上面をエッチングして、上記遮光マスク層の線状パターンのエッジの下から外方領域に延在する凹領域を形成することで、該丸みのある表面形状を介して照射された露光光を実際のマスク境界に対して外方に折り曲げる領域を有する上記光透過面を形成するものである
   ことを特徴とする集積回路用露光マスクの形成方法。
5. 前記凹領域の深さは、前記マスク層の厚さの３倍を越えないことを特徴とする請求項４に記載の集積回路用露光マスクの形成方法。

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